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摘 要： 本文著重介紹國(guó)產(chǎn)單元串聯(lián)多電平結(jié)構(gòu)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在漳山發(fā)電公司2＃機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)的應(yīng)用情況，并對(duì)其改造前后的節(jié)電情況進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，在電廠主輔機(jī)設(shè)備上采用國(guó)產(chǎn)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)施變頻節(jié)能改造切實(shí)可行，具有投資省，見(jiàn)效快等特點(diǎn)，為降低廠用電率具有積極意義。
1.前言：
漳山電廠位于山西省長(zhǎng)治市，始建于2002年，目前擁有兩臺(tái)裝機(jī)容量各為300MW的直接空冷機(jī)組。凝結(jié)水系統(tǒng)配裝上海凱士比泵業(yè)有限公司制造的NLT350-400×6型凝結(jié)水泵，凝結(jié)水泵電機(jī)為湘潭電機(jī)廠制造的YLKS500-4型，高壓變頻器為北京利德華福電氣技術(shù)有限公司制造的HARSVERT-A06/130系列。目前在已投運(yùn)的大型火電機(jī)組中，凝結(jié)水泵采用100%容量、一用一備的配備模式，除氧器水位依靠上水調(diào)門(mén)開(kāi)度控制，節(jié)流損失大。隨著高壓變頻調(diào)速裝置可靠性的提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，眾多發(fā)電企業(yè)對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行了變頻改造。在實(shí)際改造中，對(duì)控制方案的要求主要是變頻凝結(jié)水泵運(yùn)行中事故跳閘，備用泵工頻聯(lián)啟后凝結(jié)水壓力陡增，除氧器水位、凝結(jié)水其它用戶(hù)的控制必須在要求范圍內(nèi)波動(dòng)。本文就山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司#2機(jī)組凝結(jié)水泵變頻改造的實(shí)際情況，對(duì)上述問(wèn)題作一番探討。
2.凝結(jié)水泵的運(yùn)行工況
在汽輪機(jī)低壓缸內(nèi)做功的蒸汽在空冷島冷卻凝結(jié)之后，集中在凝結(jié)水箱中，凝結(jié)水系統(tǒng)的作用是通過(guò)凝結(jié)水泵及時(shí)的把凝結(jié)水送至除氧器中，維持除氧器水位平衡。保證凝結(jié)水泵連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行是保障電廠發(fā)電機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一，凝結(jié)水系統(tǒng)如圖1所示。
圖1：凝結(jié)水系統(tǒng)圖
凝結(jié)水泵電機(jī)為6kV/1120kW電機(jī)，設(shè)計(jì)時(shí)有一定裕量，每臺(tái)機(jī)組配備二臺(tái)凝結(jié)水泵，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。通過(guò)對(duì)機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)和凝結(jié)水泵運(yùn)行方式、動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究分析，提出一拖二自動(dòng)工/變頻切換控制方案。由于凝結(jié)水泵屬一用一備運(yùn)行方式，因此采用一拖二方案可以提高變頻設(shè)備的利用率，保證系統(tǒng)具有良好的節(jié)能效果。另一方面，凝結(jié)水泵具有定期設(shè)備輪換的制度，為降低系統(tǒng)操作的難度，系統(tǒng)采用高壓開(kāi)關(guān)等自動(dòng)切換裝置，從而，使得系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、安全可靠。具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖2所示：
圖2：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖
凝結(jié)水泵變頻改造前，除氧器水位是通過(guò)改變凝結(jié)水泵出口調(diào)整門(mén)的開(kāi)度進(jìn)行的，調(diào)節(jié)線性度差，調(diào)整門(mén)存在較大的節(jié)流損失。同時(shí)由于頻繁的對(duì)調(diào)整門(mén)進(jìn)行操作，導(dǎo)致閥門(mén)的可靠性下降，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行（我公司1#機(jī)組曾發(fā)生三次調(diào)整門(mén)機(jī)械故障）。
改造為高壓變頻器后，凝結(jié)水泵出口閥門(mén)處于全開(kāi)位置(同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可將旁路門(mén)打開(kāi)，可進(jìn)一步降低凝結(jié)水系統(tǒng)的節(jié)流損失)，僅在倒泵過(guò)程中由凝結(jié)水母管調(diào)整門(mén)來(lái)控制除氧器水位，正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率改變凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)出口流量控制除氧器水位的目的，滿(mǎn)足運(yùn)行工況的要求，圖3為凝結(jié)水控制方案。
圖3：凝結(jié)水控制系統(tǒng)圖
在圖3中，采用雙回路控制，主要是考慮調(diào)整門(mén)調(diào)節(jié)特性與變頻器存在較大差異，單一控制回路的調(diào)節(jié)效果不好；通過(guò)變頻運(yùn)行后的實(shí)際效果，這種控制回路設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)特性很好，兩套回路切換平穩(wěn)。
3 改造中遇到的問(wèn)題和解決的辦法
（1）高壓變頻調(diào)速凝結(jié)水泵運(yùn)行時(shí)上水調(diào)整門(mén)打開(kāi)，利用改變凝結(jié)水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)除氧器水位造成凝結(jié)水壓力較低，最大不超過(guò)2.8MPa。運(yùn)行中凝結(jié)水壓力隨負(fù)荷降低而下降，為了保證其它設(shè)備所需凝結(jié)水的壓力，設(shè)定變頻調(diào)速系統(tǒng)的最低轉(zhuǎn)速為30Hz，對(duì)應(yīng)凝結(jié)水泵的出口壓力為1.2Mpa，修改減溫水壓力低保護(hù)關(guān)低旁邏輯。
（2）由于變頻凝結(jié)水泵用改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)使得凝結(jié)水壓力低，而定速凝結(jié)水泵仍為上水門(mén)調(diào)整、凝結(jié)水壓力很高，運(yùn)行一旦發(fā)生變頻凝結(jié)水泵跳閘備用定速凝結(jié)水泵啟動(dòng)后凝結(jié)水壓力、流量突然增大對(duì)除氧器水位造成很大的影響。針對(duì)此問(wèn)題將控制邏輯修改為當(dāng)變頻泵或者變頻泵高壓開(kāi)關(guān)事故跳閘，且發(fā)出聯(lián)啟定速泵的指令時(shí)，程序發(fā)出一個(gè)與汽輪機(jī)調(diào)速級(jí)壓力具有函數(shù)關(guān)系的預(yù)置指令加到除氧器上水調(diào)整門(mén)，立即將上水調(diào)整門(mén)關(guān)至一定位置并且程序強(qiáng)制將調(diào)整門(mén)投入“自動(dòng)”進(jìn)行調(diào)節(jié)除氧器水位，圖4為#21凝結(jié)水泵變頻跳閘后，#22備用工頻凝結(jié)水泵聯(lián)鎖啟動(dòng)后水位與除氧器水位調(diào)整門(mén)的變化趨勢(shì)圖，在切換過(guò)程中，除氧器水位波動(dòng)在正負(fù)20mm以?xún)?nèi)。
圖4：切換過(guò)程中水位與閥門(mén)動(dòng)作趨勢(shì)
（3）運(yùn)行變頻凝結(jié)水泵跳閘備用定速凝結(jié)水泵聯(lián)鎖啟動(dòng)后凝結(jié)水壓力突然升高對(duì)凝結(jié)水供其它輔助設(shè)備影響很大，特別是給水泵機(jī)械密封冷卻水系統(tǒng)，由于給水泵機(jī)械密封冷卻水差壓一般維持在0.1MPa。針對(duì)此問(wèn)題在給水泵機(jī)械密封冷卻水調(diào)整門(mén)上預(yù)置一個(gè)與汽輪機(jī)調(diào)速級(jí)壓力具有函數(shù)關(guān)系的指令，當(dāng)備用工頻凝結(jié)水泵聯(lián)鎖啟動(dòng)后將該指令輸出至給水泵機(jī)械密封冷卻水調(diào)整門(mén)，延時(shí)一段時(shí)間后系統(tǒng)切換至給水泵機(jī)械密封水差壓自動(dòng)調(diào)整回路。
（4）凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)整門(mén)是為了保證凝結(jié)水
